原始森林的奇观

11 07 2007年
   年轻的达尔文随贝格尔号环球航行时,美洲的原始森林给他留下了非常深刻的印象:“那些深深铭记在我的脑里的景象中,没有什么能比未被人手破坏的原始森林更壮观的了。……站在这些与世隔绝的地方,没有人能无动于衷,能不感到除了他身体的呼吸之外,在人性中还有更多的东西。”

   
从那时起,美洲的原始森林以惊人的速度被人手破坏,乃至毁灭。也促使一些像达尔文一样被原始森林的壮观所震撼的人奋起保护。在旧金山北边约20公里处,还奇迹般地保留着一片约2平方公里的原始森林,主要是美洲红杉。它原来属于国会议员威廉·肯特的林地。在19世纪加州的淘金热引来伐木产业的兴起之前,加州海岸大约分布着8000平方公里的原始红杉林。到20世纪初,这些红杉林大部分都已被砍伐殆尽。旧金山北边的这片红杉林因为地势险峻,还未遭毒手,于是肯特夫妇花了45000美元把这片林地买下,试图永远保护它。

   
1907年,当地一家饮水公司计划在流经这片森林的溪流的下游建坝,这将会使这片森林被淹没,因此遭到肯特的反对。饮水公司到当地法庭起诉肯特。肯特干脆把它捐献给联邦政府,使它不再受地方法庭的管辖。第二年,西奥多·罗斯福总统宣布这片森林为国家纪念碑,以美国著名环保活动家约翰·缪尔命名,称为缪尔森林国家纪念碑。它现在成了旧金山的重要景点,每年接纳70多万的游客。

   
在红杉林里是很容易感受到原始森林的壮观的。红杉的大小仅次于它的近亲、也生长在加州的巨杉,名列第二,但是其高度却超过了巨杉,是最高的植物,现存最高的一棵高达116米。因为95%的原始红杉林已被砍伐,不难想像,在被砍掉的红杉中,有的会超过现有的纪录。由于重力的影响,树木的高度有一定的限制,据推测,树木能达到的最高高度为122~130米。红杉几乎达到了生长极限。

   
红杉这个名字是一名西班牙传教士取的,因为它的新鲜树皮为亮丽的红褐色。它的树皮非常厚,可以达到30厘米厚。这层又厚又软的树皮缺少树脂,保护了红杉不容易被森林火灾烧毁。在缪尔森林中经常可以见到曾经火烧、树干黝黑然而仍然茁壮成长的红杉。红杉的树皮中含有丰富的丹宁酸,能保护它不受昆虫的伤害。这些都使得红杉异乎寻常的长寿,能够活到2000年以上。

   
但是在缪尔森林中,还是能看到不少正在或者已经死去的红杉。有一棵红杉熬过了几次火灾之后,终于被烧死,剩下一截焦黑的树桩还屹立不倒。不过残桩是终究要倒下的。还有几棵巨大的红杉则不知是因为遭到雷劈、风暴或病虫害而在根部断掉,整个倒在了地上。

   
森林的工作人员介绍说,以前为了预防火灾,他们会把倒地的死树清理掉。现在则认识到死树也有其生态作用,顺其自然了。他们爱说的一句话是,一棵树的生命有一半是站着度过的,还有一半是倒在地上度过的。

   
的确,这些死去的大树也是森林的重要成员,发挥着难以替代的作用。红杉树皮含有休眠芽。树干倒下、死去会刺激这些休眠芽开始发育,长出树苗。它们是老树的克隆,将各自逐渐长成大树。它们或者在倒下的树干上整齐地排成一排,或者以老树的残桩为中心,组成一个“家庭小圈子”。在缪尔森林常常可以见到类似这样整齐排列的克隆“树阵”。

   
如果倒下的大树没有留下克隆,也没有浪费掉。蘑菇将在它们上面生长、繁衍,昆虫将以它们为食或在那里栖息,两栖动物、鸟类和哺乳动物也会在那里筑巢。甚至北美山猫都被发现住在红杉残桩的洞中。如果大树倒在溪流中,会形成水坑,鲑鱼将在那里产卵。缪尔森林中的溪流是濒危的野生银鲑鱼最后的繁殖地之一。

   
倒地的树干能吸收雨水,保持土壤的潮湿。落叶和球果也容易在倒地树干的周围聚集。在它们逐渐腐烂后,其含有的营养素就逐渐释放进了土壤,因此死树周围的土壤变得特别肥沃,掉在那里的种子很容易生根发芽。

   
如果你在森林中看到一棵大树倒下,无需为此伤感。一棵大树的倒下,不仅仅是一个旧生命的结束,更是无数新生命的开端。而这,不过是原始森林的一个小小奇观。

2007.7.8.

(《中国青年报》2007.07.11.)

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哥德巴赫猜想有什么用?

4 07 2007年
   上个世纪70年代末,由于徐迟的一篇报告文学《哥德巴赫猜想》,让陈景润成了中国家喻户晓的科学家,也让哥德巴赫猜想成了在中国最著名的数学难题,激发了无数民间人士梦想成为陈景润第二。直到今天,在中文互联网上几乎每一个科学探索论坛都可以见到这些被戏称为“哥德巴赫猜想家”的人几年如一日孜孜不倦推销其证明的盛况。

   
哥德巴赫猜想的表述极为简单:任何一个大于2的偶数都可以表示成两个素数之和,例如4
= 2 + 2,6 = 3 + 3,8 = 3 +
5。小学生都看得懂这道题目,让人误以为其证明也会像中小学数学题那么简单,这是为什么有那么多没有受过专业数学训练、甚至只有中小学文化程度的人都自以为比大数学家更有能耐,灵机一动破解了这一超级难题。

   
由于哥德巴赫猜想通常被简写为“1+1”(一个素数加一个素数),这就让相当多的人误以为它要证明的是1+1=2,就未免让人疑惑证明它有什么用。徐迟在其报告文学中回答说:“大凡科学成就有这样两种:一种是经济价值明显,可以用多少万,多少亿人民币来精确地计算出价值来的,叫做‘有价之宝’;另一种成就是在宏观世界、微观世界、宇宙天体、基本粒子、经济建设、国防科研、自然科学、辩证唯物主义哲学等等等等之中有这种那种作用,其经济价值无从估计,无法估计,没有数字可能计算的,叫做‘无价之宝’,例如,这个陈氏定理就是。”听上去怪吓人的,但是究竟有什么用,仍然是语焉不详。于是就有人对这个“无价之宝”展开了更具体的科学幻想。美国航天飞机试飞成功时,我就听到有人说,陈景润的证明被美国人用来制造航天飞机了,可惜咱中国人反倒不知道怎么用。

   
这当然只是幻想。数论属于所谓纯数学,而纯数学是不考虑是否有实际用途的,只是纯粹的智力游戏。在一些数学家(例如英国大数学家哈代)看来,纯数学才是真正的数学,就像绘画和诗歌,有着永恒的美,而应用数学则是丑陋和无趣的。常人能够欣赏绘画和诗歌之美,却难以理解数学之美。徐迟曾用了一连串的比喻赞叹陈景润论文之美:“何等动人的一页又一页篇章!这些是人类思维的花朵。这些是空谷幽兰、高寒杜鹃、老林中的人参、冰山上的雪莲、绝顶上的灵芝、抽象思维的牡丹。”这些空洞的语言不过反映了作家看不懂高深莫测的论文而产生的景仰之情。

   
所以纯粹的数学研究自古以来就一直遭受“有什么用”的质疑。并非只有中国人才特别功利,那个欧几里德用一块金币把质问“学几何有什么用”的学生打发走的著名故事,正说明西人也有这样的疑惑。区别只在于中国少有这种以研究无用的学问为荣的人。

   
也有的数学家认为纯数学总有一天也会有用。非欧几何的创始人之一、俄国数学家罗巴切夫斯基曾经说过:“没有哪个数学分支有一天会不被用于解决现实世界的问题,不管它是多么抽象。”在当时非欧几何还只是抽象的数学游戏,后来却被爱因斯坦用在了广义相对论,所以罗巴切夫斯基的预言至少在其开创的领域应验了。即使是纯之又纯的数论,现在也在密码学中获得了应用。

   
不过,即使是数学家恐怕也难以想像哥德巴赫猜想会有什么样的实际应用,除了证明它能给证明者带来名誉和奖金之外。大部分的纯数学成果想必会一直就保持其纯粹的状态,不会有应用价值。但是一项基础研究没有应用价值并非就没有价值,还可以有学术价值。有一些数学家认为,要证明哥德巴赫猜想需要创造出新的数学方法。新方法一旦被发明,还可以用到其他数学难题的证明,其中有的也许就有应用价值。技术应用有时不过是基础研究的副产品。

   
所以我们不应该对科学研究划禁区,对科学家貌似无用、只是为了满足好奇心的学术探索也应持宽容的态度。重大的科研成果往往不是规划出来的,而是自由探索的产物,甚至是无意中得到,难以预料。

   
当然,这不等于我们就应该不管一项科学研究有多大的价值,就一概地容忍。对那些纯粹只是为了用于评职称、赚奖金、浪费科研经费、混饭吃的,既无应用价值也无学术价值的所谓垃圾研究,我们还是应该追问一下:有什么用?

2007.6.30

(《中国青年报》2007.7.4.)

(XYS20070704)

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人,小生命的栖居

29 06 2007年
   听上去有点恶心,但是你的眼皮底下很可能寄生着一种和蜘蛛属于同一个纲的小生物——蠕形螨。不信的话你拔一根睫毛,用显微镜看毛囊部分,也许就会看到一只甚至几只长着八条腿、颜色很浅的棒状小虫。蠕形螨身长只有0.1~0.4毫米,所以肉眼看不见。大多数成年人都被它们感染,年纪越大,感染的比例越高,到上了年纪,几乎所有的人都被它们感染了。

   
它们寄生在人的鼻子、外耳道、眉毛和睫毛的毛囊里,主要靠吃皮脂为生。它们的消化、吸收效率极高,几乎不剩下废物,所以它们甚至没有排泄孔,不在你身上拉撒——这也许让你感到舒服些。它们还吃皮肤里的性激素,在这些激素的刺激下发育、繁殖。雌虫成熟后将爬出毛囊和雄虫交配,然后到另一个毛囊产卵,一次能产二十几个卵。三、四天后卵孵化出幼虫,幼虫在一周后发育成成虫,成虫的寿命大约2周,死后尸体在毛囊、皮脂腺中腐烂掉。

   
你一旦由于接触到寄生着蠕形螨的毛发、鼻部皮脂而被感染上,就再也摆脱不了它们。它们将在你的身上生长、繁殖、死去。少儿因为缺乏油脂和性激素,蠕形螨比较不容易在他们身上繁衍,30岁以下的人大约只有20%被感染。但是成年人,特别是那些油性皮肤和使用化妆品的人,为蠕形螨提供了充分的养料,可能寄生着数以百万计的蠕形螨。

   
蠕形螨一般来说是无害的。如果蠕形螨繁殖过多,毛囊装不下了,可能会引起皮肤发痒、痤疮或毛发脱落。不过,蠕形螨在毛囊中进食时,会产生一种抗原,刺激人体免疫系统产生针对它们的抗体,减少它们的数量。蠕形螨身上寄生着一种芽孢杆菌,细菌产生的抗原也会刺激人体免疫系统出现炎症反应,可能与红斑痤疮(酒糟鼻)有关。

   
不同的人的皮肤上的细菌种类和数量存在差异,平均来说,一个人的皮肤上生存着大约一万亿个细菌,而且种类繁多。在一项研究中,研究者从6个人的手臂上检测到了182种细菌。这些细菌大多是葡萄球菌、链球菌和棒状杆菌,它们把本来无味的汗液分解成了有味的有机物,从而让人散发出体味。每个人的一生中皮肤上生存的细菌种类和数量相对固定,不管你如何讲卫生、勤洗澡也不能改变这种状况。我们一天要脱落约一千万块死皮,其中约10%含有活细菌。每个人都是细菌播种机,走到哪就将其传播到哪。不过,健康人皮肤上的这些细菌一般来说是无害的,甚至是有益的,它们通过与有害的细菌竞争营养,保护了皮肤的健康。

   
不用害怕,我们体内的细菌种类和数量要多得多。人身上的细菌数量是人体细胞的数目的十倍。光是在消化道里,就至少生存着500种、50万亿个细菌,合起来重达1.5千克。一名健康人每天排出的粪便中,细菌占了三分之一的重量,包括75种1亿个细菌。这些细菌的大量存在对人体是有益的,它们抑制了从体外跑进来的有害细菌的繁殖,而且它们还帮助消化碳水化合物,并为人体制造维生素。大肠里的细菌能够制造维生素K2,并被人体吸收、利用。

   
在人体内还隐藏着大量的比细菌更小的、介于生命与非生命之间的东西——病毒。大部分成年人都感染了细胞肥大病毒,发展中国家的感染率更高,中国成年人的感染率达95%以上。一旦被这种病毒感染,就永远无法将其清除。通常情况下细胞肥大病毒只是安静地潜伏在体内,不会导致任何症状。细胞肥大病毒属于疱疹病毒。其他疱疹病毒,例如水痘-带状疱疹病毒和单纯疱疹病毒,就没有这么温和了。一旦感染上,它们也是潜伏终身,但是在某些情况下(例如精神压力大、生了某种疾病),潜伏的病毒会被激活,开始大量复制,导致细胞死亡、破裂,在皮肤、粘膜上长出了水泡,这时你就觉得自己“上火”了。几天后病毒又会自己沉默、潜伏下去。

   
几乎所有的人都感染了人类疱疹病毒6型。这种病毒在感染人体细胞后,会让自己的遗传物质结合到细胞染色体中,变成染色体的一部分,随着染色体复制、细胞分裂而一代代地传给了新的细胞。有的甚至能遗传给子女。还有许多其他病毒具有类似的能力。事实上,人体基因组大约有十二分之一是病毒序列,是我们的祖先在感染了病毒之后遗留给我们的“化石”。

   
千百万年的进化形成了我们与微生物之间错综复杂的互惠、共生和寄生关系。我们人体就是一个小小的生态系统,也有自己的生态平衡。

2007.6.25

(《中国青年报》2007.6.29)

(XYS20070629)

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“人体自燃”是真是假?【图版】

20 06 2007年
【摘自即将由陕西师范大学出版社出版的《方舟子破解世界之谜》一书。】

   
《科技日报》2001年9月7日登了一则要闻《萧山老太“自燃”是真是假》,报道杭州市萧山区瓜沥镇明朗村88岁老太颜文英会“自燃”,据其自述和家人报告,家中家具、衣服经常被烧毁。自从老太“自燃”现象发生后,村干部多次对老人的赡养纠纷进行了调解,取得了满意的结果,就没有再出现过“自燃”现象云云。如郭正谊先生所指出的,这实际上是社会问题,不是科学问题,可能是老太通过装神弄鬼来解决赡养问题,也可能是老太的家人传出“闹鬼”传闻以达到“家丑不外扬”的目的,或想借机把老太太送走。然而,却有两位浙江大学的“人体科学专家”把这当成了科学问题加以解释。

   
浙江大学生命科学学院副教授、浙江省人体科学研究会副秘书长田维顺称:“这实际上是人体潜在的特殊生理现象。这一现象过去也有报道。……我认为,老妇发火引燃,就是因为她在无周围因素干忧的安静状态时,身体的某些部分的细胞流动趋于同步化,细胞代谢产生了能量的聚集,身体某些部位或全身发热,能量聚集到一定程度,就可以引燃物体。”浙江大学理学院化学系副教授、浙江省人体科学研究会理事毛法根的说法更玄乎:“关于萧山颜文英老太太人体自燃现象,可以从耗散结构和混沌科学来解释。……人消化粮食,在人体内生成葡萄糖。人消化葡萄糖反应称糖酵解,有13个反应步骤。其中有两个步骤是耗散结构振荡。生成成分NADH(即辅酶A)的振荡波。后来发现:这些振荡波的频率,与人的人体信息波的频率重合。这就说明人体内存在由于消化葡萄糖而产生的某种人体信息波。这种人体信息波可以在人体周围形成一种人体信息波场。人体信息波在体内运行过程可以产生能量的积聚。人体信息波在经历无数次迭代之后,突然产生某个窗口,使人体信息波的能量密度增大到多少个几千万倍。这样大的能量可以使人周围的可燃物体燃烧。这就揭开了人体内的人体信息波能量急剧增大的机理。当然不是每个人都有这种积聚。只有像颜文英老太太这样极少数人在身体条件极佳时才可能产生。这个迭代所产生的高能,产生在什么地方,什么时候都是偶然的。但是有一点可以肯定:它是不确定的。”

   
这都是典型的伪科学解释。“细胞流动趋于同步化”、“细胞代谢产生了能量的聚集”、“耗散结构振荡”、“人体信息波”云云,都是堆砌杜撰的术语捏造出来的貌似科学而其实不知所云的伪科学说法,如果体内能量能大到他们所说的那样,萧山老太早就没命了。毛法根称“能产生人体自燃现象的人,几百年前就已发现”,其实以前的所谓“人体自燃现象”,并不是像萧山老太这样只点燃东西不烧伤自己,而指的是身体“自己”起火,受害者往往被烧死,甚至烧成了灰。这种说法,的确是几百年来一直有人在主张,也一直有人在驳斥。

   
1853年,英国小说家狄更斯出版长篇小说《荒凉山庄》,里面有一个名叫克鲁克的邪恶酒徒,最后自燃而死,狄更斯以此象征社会邪恶终将自我毁灭:“如果你愿意,你可以以任何名字称呼这种死亡,将它归咎于某个人,或声称你可以如何避免,但是它一样是永远的死亡--与生俱来的、先天的、由邪恶的身体的腐败体液所自己产生的,并且是唯一的--自燃,而没有任何其他的死亡方式。”哲学家和文学评论家约翰·亨利·列维斯(John
Henry
Lewes)因此批评狄更斯是在宣扬迷信,德国大化学家李比希在同一年也指出:“人能够自燃的说法,并不是建立在死亡因素的知识之上,而是走向知识的反面,建立在对引起事故的所有因素和条件完全无知之上。”狄更斯援引历史上有关人体自燃的记载为自己辩护。他引用的一个例子发生于1725年2月19日法国莱茵,一家客店的女主人米勒太太被发现在厨房火炉旁边烧成灰烬,只剩下部分头颅、下肢和一点脊椎,部分地板也被烧过。她的丈夫被认定谋杀了她,并被判处死刑。上级法院推翻原判,将死因改为“上帝的惩罚”,释放了她的丈夫。狄更斯举的另一个例子发生于1731年4月4日的意大利,一位62岁的公爵夫人被发现身体烧得只剩下部分头颅和四肢,骨灰中有“油腻、发臭的潮湿物”,空中漂浮着烟垢,窗口“滴淌着油腻、令人恶心的黄色液体,发着异常的臭味。”1745年,一位调查者向伦敦王家学会报告这起事故时,也将原因归于人体体内可燃物质在酒精的作用下自燃。其实这两个例子都可以找到外在的火源。在第一个例子中,米勒太太是个天天喝酒的酒棍,她到厨房大概是像往常那样在火炉边喝酒,而她的残骸就倒在火炉边。很可能,她喝醉了以后,衣服着火了。第二例子中,人们发现地板上躺着一盏布满灰烬的空灯,显然公爵夫人弄倒了油灯,并倒在上面而被点燃。

http://s12.album.sina.com.cn/pic/4740687902000zkb
(狄更斯《荒凉山庄》中克鲁克自燃身亡的情景。)

   
从18世纪至今,大约有四十几起案例被宣称是属于“人体自燃”。事实上,从来没有人亲眼看见人体自燃,这些都是宣扬者根据事后记载的推断,并且有意忽略了可以说明起火原因的重要细节。其中最著名的一个例子发生于1951年7月2日美国佛罗里达州圣彼得堡。这一天8点,房东卡宾特夫人替67岁的寡妇玛丽·里瑟(Mary
Reeser)签收了一份电报,当她走到里瑟的房间门前时,发现房门的把手滚烫。她大喊“救命”,两名油漆工从街道对面跑过来帮忙,打开门一看,发现房间里热气缭绕,里瑟已被烧成灰烬,只剩一只穿着黑拖鞋的脚和一个“缩得很小的头骨”(可能是颈椎),里瑟所坐的沙发椅也已烧毁,只剩弹簧堆积在灰烬中。调查人员赶来后,注意到天花板和墙壁的上半部被熏黑,墙上塑料插座、浴室里的塑料杯子和衣橱中的蜡烛也融化了。一个电子钟停在4点20分,改插到其他插座后还能走动。调查人员估计里瑟的体重为175磅,被烧得不到10磅,就像是在火葬炉中烧过一样。消息传开后,人们提出了种种解释。有的说里瑟老太太是被人用喷灯谋害的,有的说她是吃了爆炸性物质被炸得粉身碎骨的,也有的说她是被球状闪电击中的。当然,有许多人说她是自燃而死,这个案例因此被宣扬为人体自燃的“有最佳记录的现代案例”。

http://s1.album.sina.com.cn/pic/4740687902000zkc
(调查人员在调查里瑟老太太被烧死的现场。)

   
这些宣扬者经常忽略了一些能说明问题的重要细节。在前一天晚上8点30分,里瑟的儿子在探亲完毕回家之前,里瑟告诉他她已吃了两粒安眠药,并准备再吃两粒。晚上9点,房东透过窗口看到里瑟老太太穿着由易燃布料制成的睡衣和外套,坐在沙发椅上吸烟。因此,起火的原因并不是那么难以想像的:里瑟在吸烟时睡着了,烟掉到衣服上引起了火灾。

   
如果我们把这些“人体自燃”的案子放在一起比较,会发现它们具有以下特征:

   
一、所有案例都发生于室内,并总是致命的。死者总是已独处了很长时间,发现者即使在附近,也从未听到任何惨叫或高喊“救命”的声音。

   
二、死者大部分是女性,往往身材肥胖,有酗酒恶习,而且死亡经常发生于饮酒之后。

   
三、死者被焚烧的程度一般要比正常火灾严重,但是身体的焚烧程度并非均匀分布的。四肢通常未烧毁,而躯干被烧的程度最严重,在许多案例中,躯干完全被烧毁,骨头被烧成了灰烬。

   
四、火势局限于人体和附近,而没有蔓延开去,周围的家具一般未受损或损害不大。

   
五、尸体、骨灰下面的地板往往覆盖着一层气味难闻的、粘稠的黄色油状液体。

   
六、焚烧从来不是自发产生的,在死者的周围总可以找到火源,例如油灯、蜡烛、火炉、香烟。另外,有些所谓“人体自燃”的案例,实际上是谋杀案。

   
既然对这些案例的记载都相当清楚,而火源又总可以找得到,还有什么神秘之处?在很长时间内让人迷惑不解的是这些死者为什么会被烧得那么彻底。人体大约80%是水,是很难独立燃烧的。这是那些试图焚尸灭迹的凶手要面临的难题,如果不添加足够的燃料,他们很难将尸体焚毁,更难以将之烧成灰烬。只有在很极端的条件下尸体才能被烧成灰,例如在火葬炉中。但火葬炉的温度要比住宅火灾高得多,而且在那样的条件下,尸体的焚毁程度是均匀的,决不会还有一部分保存完好。“人体自燃”虽然总能找到火源,但这类火源都是香烟、蜡烛之类的小火,令人难以想象为何会有那么大的摧毁能力。即使是星火酿成巨火,把整幢楼都烧毁,尸体也不会被烧成灰烬,总是能发现烧焦的骨架。这究竟是怎么回事?

http://s2.album.sina.com.cn/pic/4740687902000zkd
(1966年发生于美国宾州的一起“人体自燃”现场,死者只剩一只脚。)

   
在19世纪,那些主张人体能自燃的人认为这跟酗酒有关。他们注意到,大多数死者在死前都大量饮酒,因此他们认为酒精在体内组织堆积,能增加人体的可燃性。有的人还主张酒精在体内分解后,产生了氢气或其他可燃气体,遇到一点火花就可能导致爆炸。生物化学的研究否认了酒精能在体内产生可燃气体的说法。即使大量饮酒,血液中的酒精含量也不足以对人体组织的可燃性产生任何影响,在血液酒精浓度能达到影响可燃性之前,酗酒者早已中毒身亡。在一项实验中,一只老鼠被在酒精中浸泡了一年之后点燃,其皮肤和表层肌肉都被烧毁,但是内部组织和内脏并未受影响。对博物馆中那些在酒精中浸泡的时间更长的动物标本所做的实验,也得到了相同的结果。不可否认,酗酒的确与“人体自燃”有关,但这并不是因为酒精能增加人体可燃性,而是因为人在酒醉后,对火源不小心,被点燃后也不感到疼痛,不会惨叫或喊救命。

   
还有人提出了种种奇谈怪论试图解释人体自燃,例如说人体肠道内充满可燃的气体、人体组织内含有磷之类的可自燃的化学元素、体内核物质发生大爆炸、外星人发射死光、类似于“气”的体内神秘能量的爆发甚至是由于“怒火中烧”(美国著名小报《世界新闻周刊》在1986年11月18日曾报道有一位旧金山的传教士在布道时,由于怒气冲天,炸得粉身碎骨。《世界新闻周刊》上的所谓新闻基本上是捏造出来逗人一笑的,国内有的报纸不知此中奥妙,经常正儿八经地转载它的报道),这些说法,就跟田维顺、毛法根的说法一样,都属于凭空设想的无稽之谈,不值一驳。只有两种解释有些科学依据,值得考虑。一种认为“人体自燃”是静电引起的。人体能够产生几千伏的静电,某些人甚至能高达3万伏。这些静电通过毛发放掉,在正常环境中是无害的,但是在某些极端的环境中,比如在周围充满可燃物质的工地,人体静电放电可能导致爆炸。不过,这类爆炸虽然发生过多起,却没有一起是像“人体自燃”那样,人体被炸得粉碎,而房间、家具的受损程度却很小。另一种解释是说“人体自燃”的受害者是被球状闪电击中的。这也从来没有被目击过。

   
既然在“人体自燃”案例中,调查人员总能找到火源,又何必求助于像人体静电放电、球状闪电这类无法证实的新火源?问题是,像烟火、烛火那样小的火源,如何能把人烧得粉身碎骨?目前学术界较为公认的一种解释是“灯芯效应”(也称做“蜡烛效应”)。这个解释在大约100年前就已被提出,现在得到了越来越多的证据的支持。根据这个理论,酒醉或昏睡中的人穿的衣服被火点燃,皮肤被烧脱落,皮下脂肪融化、流出,衣服被液化脂肪浸湿后成了“灯芯”,而体内的脂肪就像是“蜡”,源源不断地提供燃烧的燃料,于是尸体就像蜡烛一样慢慢地燃烧,直到所有的脂肪组织都被烧完。这个理论可以解释上面所归纳的“人体自燃”的特征。妇女和身材肥胖的人体内脂肪含量高,因此容易成为“人体自燃”的牺牲品。多余的脂肪通常储存于躯干和大腿,因此这些部分的烧毁程度最严重。没有衣服覆盖的身体部分不会被烧毁,因为融化的脂肪需要有衣服做“灯芯”才能充分地燃烧,但是液化脂肪流到这部分的身体后,会将那里的皮肤烫伤,而死者残存的身体部分的皮肤的确有烫伤的症状。脂肪燃烧时会产生浓烟,这可以解释为什么死者房间的天花板和墙壁会被熏黑。有些融化的脂肪会流出体内,流到地板上,由于没有衣服做灯芯,它们不会燃烧,而残留下来,这就是为什么在死者身下的地板总能发现黄色的粘稠物质。

   
1998年4月,加州犯罪学学院的约翰·德·哈安(John De
Hann)博士做了一个实验首次验证“灯芯效应”。他从屠宰场买了一头死猪(猪的脂肪含量与人体相当)裹上毛毯,放进一个模拟房间中,房间里有一个木架,上面放着一台电视机。他往毛毯上浇上少量的汽油后将之点燃。猪油流出后浸泡毛毯,使之成了灯芯,火焰便以猪油为燃料持续燃烧了7个小时。大约5小时后,猪骨头被烧裂,流出了骨髓,骨髓大约含有80%的脂肪,因此继续燃烧,直到把骨头烧成了灰烬,甚至比火葬炉烧得还要彻底(火葬炉焚烧后,还会残留一些骨头)。而猪身体没有脂肪的部分,像脚的下部,则保存完整。周围的家具都没有着火,只有电视机受热融化了。这一结果与所谓的“人体自燃”完全相同。星火可以燎身,一点小火的确可以把人烧得粉身碎骨,并无神秘之处。

2001.9.23.



以“科学精神”的名义

14 06 2007年
   进行科普不仅要介绍科学知识,更要推广科学方法和弘扬科学精神。这个提法是很多人在强调的,很少见到有人有异议,甚至一些对科普毫无兴趣乃至实际上在反对科普的人也跟着这么吆喝。在一些人看来,知识和方法都是比较低层次的东西,有了精神才算上了层次。说一个人科学知识丰富、懂得科学方法,好像没有什么了不起的,说一个人具有科学精神,那就成了莫大的赞扬了。

   
但是科学精神和许多“高层次”的东西一样,虚得很,不像科学知识和科学方法那样实打实。科学知识是可以验证的,科学方法是普遍适用的,都有很客观的标准,但什么是科学精神却是很主观的界定,也就难免众说纷纭。我曾经撰文论证科学精神应该包括探索、怀疑、实证和理性四个不可或缺的部分,但也只是一家之言。

   
无论如何,既然科学精神是高层次的,那么就必然要建立在科学知识和科学方法的基础上,只有那些拥有丰富的科学知识、掌握了科学方法的人才可能具有科学精神。但是科学精神那种虚而高的特点,很容易被滥用。一些人既无多少科学知识,又不懂科学方法,要他们介绍科学知识、使用科学方法乃是强人所难,但是他们却把自己打扮成很懂得科学精神,可以高高在上地反过来指责那些从事科研、科普的人士没有科学精神。

   
最近有家机构发表了一篇《关于科学理念的宣言》,其用意是要代表中国科学界宣传、倡导科学理念和精神,但是里面有些语句似乎并不那么崇尚科学。比如文中有“避免把科学知识凌驾其他知识之上”的说法,看上去很谦虚,却丧失了崇尚科学的立场。我们之所以要普及科学知识,是因为科学方法是人类已知的最可靠的方法,通过科学方法获得的科学知识是最可靠的知识,因此希望人们能够去理解、掌握,用它来取代与之相对的其他知识。不是说科学知识不可能有错———实际上不少科学知识后来都被纠正了,而是说科学知识出错的可能性远远低于其他的知识,而且对科学知识的纠正也必然是通过科学方法而不是其他方法达成的。能够仅仅因为科学知识有可能出错,就要把科学的崇高地位拱手相让,让科学知识与宗教、迷信等其他知识平起平坐吗?

   
如果不敢理直气壮地确定科学的崇高地位,那么科学普及就失去了其意义,科学知识、科学方法就没有推广的必要,科学精神更不值得弘扬了。

   
在科学的问题上应该对事实的真相有洁癖,不应该和稀泥,不应该温良恭俭让。揭露伪科学、打击反科学,质疑那些惊人的主张,摆证据、讲逻辑,正是弘扬科学精神的最佳方式。这种得罪人的工作愿意干的人不多,这可以理解,因为从事这种工作而受到一些非议,也属意料中的。

   
令人感到有些不可思议的是,有的人对伪科学、反科学很宽容,从不去批评,却对所谓的“反伪斗士”百般指责,仿佛他们要比搞伪科学、反科学的人对科学和社会的危害更大似的。“反伪斗士”反对伪科学,他来反对“反伪斗士”,也许可以借此显得自己的层次更高,据说这叫“二阶科学传播”,学问比“一阶”的反伪科学可大得多了。

   
“反伪斗士”如果在某个事件中在知识、方法上出了什么差错,当然是谁都可以批评的。但是“二阶科学传播”的人是不屑于或没有能力来指正细节的,他们要把握的是大方向,批评的是“反伪斗士”没有“多少客观公正的科学精神”,“变成‘替天行道'’的李逵”“不分青红皂白地一路砍将去”,“对于科学精神在中国的传播、立地生根、枝繁叶茂,绝对是害多于利的”。(《当反伪斗士变成“替天行道”的李逵》,《中国青年报》2007年6月5日)

   
科学精神是否以“客观公正”为特征,这且不说。问题是,自以为很有科学精神的批评者又有多少“客观公正”可言呢?我因为担心一位著名记者传播对干细胞研究的错误见解误导了公众,就被说成是“掐央视名记更具有新闻价值”、“你跟美女有仇啊”;理解不了我的文章的“逻辑链条”,就“实在是忍不住乱猜”、“逢中(医)就必反”,诸如此类低级趣味的诛心之论,就是批评者标榜的“客观公正的科学精神”?是的,“科学精神终究不同于水泊梁山的‘替天行道'’”,像这样拿着“科学精神”乱砍人,不管砍的是谁,才是真正把自己当成了“替天行道”的李逵,而实际上不过是个热衷于八卦的李鬼。“科学精神”不是打人的棍子,更不是砍人的斧头。

(《中国青年报》2007.6.13.)

附:

当反伪斗士变成“替天行道”的李逵

乐毅
2007-06-05中国青年报

  一直以来,对方舟子先生、何祚庥先生等反伪科学斗士们是很抱有敬意的。但近来,看到这几个名字,却不知为何总会让我联想到李逵,想起那位“黑旋风”在江州劫法场时,立起一对板斧,不分青红皂白地一路砍将去,贪官污吏和良善百姓,人头一起滚滚。

  回顾前不久的方柴之争,有一点始终令我很困惑。如果方舟子先生认定裴雪涛研究员在胡说八道,直接批判他就是了。为什么要狠掐柴静呢?说做一个“调查型记者”对事实的真相要有洁癖,云云。难道就因为掐央视名记更具有新闻价值?或有其他什么利益考量?

  其实,就如方舟子先生自己所言,当“赛先生”的门徒是有门槛的,而且由于现代科学分工越来越细,那门槛有时是极高的。像“胚胎有神经系统的反应,到底是在胚胎发育的第14天还是第三周?”这样极专业的问题,别说是柴静一个“文科傻妞”不知道了,就是中国科学院非遗传学方面的院士,怕也没有一两个知道的。任何一位非专业人士,碰到一位军事医学科学院干细胞研究中心主任,在确定其身份的条件下,他向你讲一番话,你也会相信的。更何况柴静写的只是博客,又不是正式报道。她实在是并没做错什么。按照正常人的思维,那是不知者不罪。而按照八卦的讲法就是:方舟子先生,你跟美女有仇啊!

  对于此事的公众反应,方舟子先生感觉很委屈,说“赛先生”的门槛本来比较高,结果反被看成了低层次……(《中国青年报》5月30日)我就不知道方舟子先生有什么可委屈的。反伪科学很大程度上就是做科普工作,要干的活儿就是:寻求公众最能接受、最易理解的方式,来向公众普及科学知识及其精神。如果公众不理解,那就要变换方式说到公众理解为止。而不是跳起脚来,批判公众愚昧。

  在方柴之争中,主要问题是搞错了批判对象。而在其他一些时候,反伪科学斗士们甚至不在乎逻辑与科学规则了。

  例如,何祚庥先生的一语惊人:“陈晓旭就是被中医害死的!”这话明显有问题,陈晓旭死于癌症,但在西医,癌症也依然是不容易治愈的吧。如果陈晓旭看西医,最后也死了,我们是否也能说:“陈晓旭就是被西医害死的!”何祚庥先生如果说:“陈晓旭如果看西医,存活的几率可能会要高些,存活的年限可能也会要久些。”这才是真正科学严谨的表述。

  又例如,方舟子先生之质疑眼保健操。方舟子先生先指出,中国学生的近视率排世界第二,小学生为
28%、初中生为60%、高中生为85%。美国的近视率却只有25%。又提出研究表明,近视的遗传率高达0.89,可能与一个被称为PAX6的基因有关。但方舟子先生并没有否定,近视的遗传因素要经由后天环境因素的诱发,才会发展为实质近视。所以,方舟子先生提出的论据只能推导出如下结论:要不,是中国人种的PAX6基因比美国人种分布高很多;要不,就是中国后天诱发近视的环境因素要比美国多很多。再或者,两者兼而有之。我实在看不出,方舟子先生的论据与他所要论证的眼保健操无效甚至有害之间,有什么明晰有力的逻辑链条存在。在方舟子先生作了这样一次“漂亮”的中美比较后,我实在是忍不住乱猜:是否因为眼保健操源于中医的按摩,逢中(医)就必反!

  在何、方两先生及其他一些反伪科学斗士的某些言论中,我实在是寻觅不到多少客观公正的科学精神,倒似乎是微弱听到了一阵“文成武德,一统江湖”的歌声。

  当反伪科学斗士们变成了李逵,立起一对板斧,一把上面印着“科学”两字,另一把上面印着“主义”两字,不分青红皂白地一路砍将去时。对于科学精神在中国的传播、立地生根、枝繁叶茂,绝对是害多于利的。因为科学精神终究不同于水泊梁山的“替天行道”,它是不可能通过不当手段实现的。它要征服的是人心,而不是嘴巴和耳朵。

 



线粒体“夏娃”与Y染色体“亚当”之谜

6 06 2007年
   人的基因有数万个,绝大部分位于细胞核的染色体上,但是有极少数(确切地说是37个)位于细胞质的线粒体中。每个细胞中都有成千上万个线粒体,它们是细胞的“呼吸器官”,为细胞活动提供能量。

   
在精子生成过程中,绝大多数的线粒体都被去除了,只保留极少数的线粒体提供精子运动的能量。在受精时,精子细胞核进入卵子,与卵子细胞核融合,而精子中残余的线粒体则被挡在外头,不进入卵子。因此,下一代的细胞核基因,一半来自精子,一半来自卵子,但线粒体基因则全部来自卵子。也就是说,线粒体基因属于母系遗传的。如果一位母亲没有生下女儿,那么她的线粒体基因就失传了。

   
在生成精子、卵子的过程中,细胞核的基因会发生重组,把原来的排列都打乱了。但是线粒体的基因却不会重组,因此它的传递是相当忠实的。不过,并不存在百分之百的完全忠实的遗传,在线粒体基因的传递过程中,就象细胞核的基因一样,还是会发生罕见的基因突变,改变了基因序列。随着时间的推移,线粒体基因积累的突变越来越多,后代个体之间线粒体基因序列的差异也就越大。一般说来,两位个体之间线粒体基因序列差别越大,表明他们与共同祖先分离的时间越长,亲缘越疏,反之则越近。

   
这样,通过比较现在各个个体之间线粒体基因序列的差异,我们就可以比较他们的亲缘关系是怎么样的,然后根据基因的突变率,就可以算出这些个体的共同祖先生活在什么时候。时间越向前推移,突变越多,但是如果越往后追溯,则突变越少,最后必然要达到一点,即不存在现存的所有突变,而只有一种原型。这时候我们就说找到了现在所有人的线粒体的共同祖先了。通过追踪线粒体基因的谱系,发现在大约14万年前出现了交叉点,表明现存所有人的线粒体基因都传自14万年前的一名女性。她被形象地称为“线粒体夏娃”。

   
   
细胞核中决定男性性别的Y染色体也是单性遗传的,只不过它是父系遗传,由父亲传给儿子。通过比较各个个体之间Y染色体序列的差异,我们也可以计算出现在所有人的Y染色体都来自大约6万年前的一名男性。他被称为“Y染色体亚当”。

   
所谓“夏娃”、“亚当”本来只是一种比喻说法,但是一般人都误会了这个发现,以为它意味着在当时只存在一个女人或一个男人。原教旨基督徒甚至把这个发现当成了《圣经》的亚当、夏娃的故事真实可靠的证明。当然也有人很奇怪“亚当”和“夏娃”生活的年代怎么会相距好几万年。

   
这当然是无稽之谈。这个发现,绝不意味着14万年前只有一个女人或6万年前只有一个男人。恰恰相反,当时肯定同时生活着许多女人和许多男人,只不过她们的线粒体基因和他们的Y染色体基因没有遗传到现在而已。但是她们或他们遗传下了其他的基因。“线粒体夏娃”和“Y染色体亚当”除了遗传下线粒体和Y染色体,很可能没有其他基因一直遗传到现在。

   
不仅是线粒体基因或Y染色体才存在这种情形。我们随便拿一个基因,只要把它们的突变过程追溯得足够远,总能找到一个共同祖先,只不过,这些祖先生活的时间可能各不相同。这些祖先甚至未必是人,有的可能要追溯到人进化出来之前的某个动物。

   
可以说,这是统计学上的一个假象,原因就在于越往前追溯,每个人的祖先越多:你有两个父母,四个祖父母,八个曾祖父母……如果这么翻倍下去,几十代后就会成了个天文数字。但是每一代人的人数又是固定的,实际上越早期人数会越少,所以,只要追溯得足够远,当时以及在那以前生活着的、到现在还有后代的所有的人就都会成了你的祖先,依次类推,人人如此。所以,如果我们以全世界的人所共有的某项特征为据(比如线粒体基因、Y染色体或某种基因)往前追溯,最后全世界的人总能找到一个共同的祖宗,但是这绝不意味着当时就没有其他的人了,更不意味着这个老祖宗的遗传贡献就比其他的同时代的人都大。

   
用姓的遗传打个比方就很容易理解了。我们拿着方氏家谱一代代往前数,最后找到了方家始祖,但是这绝不意味着方家的所有遗传都只来自方氏始祖夫妇,在方家几千年的演变中,不断地加入了外家族的血液,而这些人的血缘,都可以追溯到与方氏始祖同时期的人身上,这些人中,有的对方家血缘的贡献,说不定还超过了方氏始祖。只不过,当我们以“方”姓为标志来研究方家血缘时,把这些来自外姓的血缘都忽略掉了。

2007.6.3.

(《中国青年报》2007.6.6.)

(XYS20070606)

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“赛先生”遭遇无厘头煽情

31 05 2007年
   偶然读到一位中国著名电视记者的网上日志,提到她在飞机上偶遇国内一位领导胚胎干细胞研究的研究员,主动向她介绍自己是如何从“狂热的技术论者”变成相信“每一项技术的背后都是生命”,甚至怀疑自己从事的干细胞研究“到底是在拯救人类还是毁灭人类,人类的文明轮回是不是与此有关,狮身人面像难道不可能是上一次克隆人的遗迹?”

   
据说这一戏剧性的变化源于他在2003年去香港演讲时,被一位佛教徒“生命到底从何时起算?”的提问给问住了。而其实他是清楚的,“一个14天的胚胎细胞,就会有神经系统的反应,就能够感知光与热”,以后甚至感到从克隆羊的“眼神里是可以看见人的眼神的”,从此让一位科研人员变得和相信“史前文明”的中学生一样富于幻想、像传教士一样充满向陌生人布道的激情,而这种幻想和激情还感染了这位记者,启发了她的节目制作,再传给无数的观众和读者。

   
其实这位科研人员自己是很不清楚的。在专业的问题上此人犯了一个低级的错误。一个14天的胚胎的细胞刚刚开始分化形成三个胚层,神经系统还没有出现,是不可能有什么神经系统的反应的(要再过大约1周,神经系统的原始组织才开始出现)。何况,人的胚胎干细胞的研究材料用的是5天的胚胎,只是一团针尖大小、没有分化的细胞。除了狂热的宗教人士和对人的胚胎发育过程一无所知的人,没有谁会认为那样的一团没分化、没感觉的细胞是一个人。

   
而且,这些用来从事干细胞研究的胚胎本来就是要扔掉的。在进行体外受精(也就是产生所谓“试管婴儿”)时,医生一般会同时对8、9个卵子进行受精,从中挑选看上去最好的受精卵移植入母体,剩余的胚胎则会被扔掉。全世界至少已有几十万个这样的胚胎被扔掉了。我从没有见到有人指责这种做法。但是在科学家对这些本来要被扔掉的胚胎“废物利用”,用它们来从事能造福人类的干细胞研究时,却突然有人要来提醒大家这些胚胎也是“有生命的”,用它们做研究是不道德、不人道的。滑稽之余,未免让人觉得伪善。

   
这场争论本来主要发生在美国,是在科学界与宗教界中的保守派之间展开的,全世界都在看美国的笑话。但是美国最极端保守的观点进入中国后也能够被当成最先进的思想,被中国文化人当成傲人的资本和教育大众的指南。中国的科研少了宗教的干预,这本是一大幸事,却有科研人员以错误的专业认识和离奇的幻想作茧自缚,又有媒体人士跟着拼命地煽情,似乎能把无生命的煽成有生命的,不是人的煽成人的。至于大众是否因此会对新的科技产生误解,中国科学的发展是否会因此受到阻碍,那是不在考虑之列的。反正,说几句科技的坏话,表达一下对科技的疑虑,以显示自己特高明、特人文、特上层次,这在中国已成为时髦。即使这么说的人其实对科学一无所知,即使犯了低级的科学常识错误,也不觉得有什么丢脸的,反而理直气壮得很。

   
欢迎“德先生”和“赛先生”的口号已经喊了快一百年了,而两位先生的处境都不算妙。从某种程度上说,“赛先生”的遭遇还要糟糕。要当“赛先生”的门徒是有门槛的,需要一定的专业能力和精神,能胜任的本来就不多。还要忍受种种的污蔑和刁难,说你在搞“科学迷信”、“科学主义”呀,“中了科学的毒”哇,质问你怎么光讲“赛先生”不讲“德先生”呢,见你受点挫折还要幸灾乐祸地嘲笑道:难道你不知道“德先生”和“赛先生”是缺一不可的,所以光讲“赛先生”是没有意义的,不受欢迎是活该了。

   
而那些只讲“德先生”不讲“赛先生”甚至还要公开批评“赛先生”的人,就见不到有人也去这么教训一下了。自诩为“德先生”的门徒仿佛就占据了道德高位,就有了天然的正确,甚而觉得可以来指导“赛先生”应该如何如何了。“赛先生”的门槛本来比较高,结果反而被看成了低层次,谁都可以去假冒它、批评它、羞辱它,借以表示自己得了“德先生”真传,很人文、很人性、很高尚。摆出了这样的姿态,即使是信口开河也成了很上层次了,美其名曰“公众的智慧”。

2007.5.28.

(《中国青年报》2007.5.30.)

(XYS20070531)

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DNA鉴定历史人物的身世

16 05 2007年
   去年11月份,我偶然在央视“百家讲坛”栏目看到一位名牌大学的历史教授在讲吕不韦生平,坚称“吕不韦是秦始皇的生父,是没有问题的”,便写了一篇质疑文章,主要是根据医学常识说明赵姬怀孕12个月生秦始皇之说不可信,因此秦始皇不可能是吕不韦的儿子(《从秦始皇生父之谜说起》,本专栏2006年11月8日)。最近该讲座的书稿出版,有记者问及我的质疑,该教授回应说:“除非可以做DNA鉴定,否则现在任何人的观点都只能说是推论。”

   
这其实在是承认当初的说法并非“没有问题”。奇怪的是,教授的托词却被一位时评家给按到了我的头上,撰文大批我要在史学界搞“科学主义”。其实我并不同意该教授的说法,并不认为只有做DNA鉴定才能判定古人的亲缘关系,在多数情况下,靠常识、常理就可以断定的,否则倒算得上“历史虚无主义”了。

   
不过,在条件许可时做DNA鉴定的确有助于廓清一些历史谜团,例如沙俄末代公主安娜下落之谜。1918年7月17日晚末代沙皇尼古拉二世一家被苏维埃政府秘密枪决。谣传沙皇最小的女儿、17岁的安娜斯塔西娅幸存了下来并逃出苏联。此后有多人出来自称是安娜公主,其中最著名的是安娜·安德逊,在1920年在德国就自称是安娜公主,直到1984年因肺炎死于美国,一直有许多人——包括沙皇在国外的亲友——相信她是安娜公主。一些专家也对此深信不疑,例如有一位著名人类学家在比较相貌之后,在法庭上作证安娜·安德逊必定是安娜公主或其孪生子,笔迹专家则认为她的笔迹与安娜的相同。英格丽·褒曼主演的电影《真假公主》使这个故事家喻户晓。但是也有不少人认为安娜·安德逊是个演技高明的骗子,更有人调查出其真实身份是波兰工人弗兰基斯卡·斯产兹口斯卡。

   
这个谜底在1994年揭晓。安娜·安德逊生前因动手术在医院留下了一节肠子做为病理标本,用它做了DNA鉴定,表明安娜·安德逊极其不可能是安娜公主,而更可能是弗兰基斯卡·斯产兹口斯卡。

   
有时DNA鉴定并不能给出很确定的结论。美国第三任总统托马斯·杰菲逊曾公开反对白人与黑人通婚,其政敌则披露说他与女奴莎丽·赫明斯私通并生了6个孩子。杰菲逊对此从未做出公开的回应。此事是真是假长期以来是个争论不休的话题。1998年分别对杰菲逊的后代和赫明斯的后代的DNA做了鉴定,发现他们之间存在亲缘关系。但是这并不能证明赫明斯子女的父亲就是杰菲逊,他也可能是杰菲逊的一位近亲。例如,有历史证据表明杰菲逊的弟弟可能才是正主。

   
有人很不能理解为何有专家、学者如此热衷于探究历史人物的身世。有一位时评家质问道:“秦始皇是谁的儿子这种今天看来很‘八卦’的问题,对于专家学者来说重要吗?研究他的身世,会给我们带来什么启发呢?秦始皇是吕不韦的私生子也好,是秦国的太子子楚的亲生也罢,这又能改变什么呢?”并嘲笑说:“我们的专家学者在这一个问题纠缠,实在很可笑,也很无聊。”

   
但是学术研究的宗旨是求真,由好奇心衍生而出的对事实真相的追求。一个严谨的学者,对每一个细节的真实性,都不该轻易就糊弄过去。有时,弄清一个看似琐细的历史事件,其学术价值要胜过空泛的宏大历史叙事。这其实最能体现出一个学者的学术态度是否严谨。何况,弄清楚重要历史人物的身世有助于我们了解其性格形成、思想发展,绝不可笑、无聊。

   
这样的研究有时还能有意外的收获。在研究沙皇一家的DNA时,无意中发现了一个新的遗传现象。该研究比较的是细胞质中的线粒体基因顺序。细胞核内的基因来自父母双方,遗传时会发生重组,而线粒体基因属于母系遗传,由母亲一方传给下一代,遗传时除非发生基因突变,一般不会有变化。但是研究发现,尼古拉二世的线粒体基因有一个位点和他姨妈的曾外孙不同,也和他妹妹的曾外孙女的不同,但和他弟弟的相同。这就说明在四代之内线粒体基因就可出现差异,突变率比以前设想的要快得多。

   
尽管安娜公主之谜已经被分子遗传学的研究揭开,福克斯公司还是在1997年推出动画片《真假公主》,让安娜公主的传奇继续下去。尽管“秦始皇是吕不韦的儿子”一说根本经不起推敲,但是这个古老的“八卦”肯定还会继续被许多人当成史实。人们喜欢神话传说胜于冰冷的科学事实,对事实真相的执着甚至会遭到自以为高明的人们的嘲笑。

2007.5.14.

(《中国青年报》2007.5.16.)

(XYS20070516)

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生与老的交融

14 05 2007年
   太平洋大马哈鱼在2-8岁的时候(具体年龄与种类和地点有关),开始了它们一生中唯一一次洄游,从太平洋游到河流、湖泊产卵,游泳距离有的长达上千公里。在达到产卵地点的时候,体内皮质激素含量急剧升高,雄鱼身体变得通红。皮质激素是在紧张状态下肾上腺分泌的激素,会对身体造成伤害,消化系统、免疫系统的器官和组织萎缩,并经常出现冠心病。而且在交配、产卵过程中大马哈鱼停止进食。在皮质激素和绝食的双重打击下,所有的大马哈鱼在交配、产卵后都将很快死亡。

   
这听上去似乎很悲惨,却有其合理的因素。大马哈鱼选择的产卵地点,对其后代相当安全,而且小型食物丰富,有助于鱼苗快速成长。但是这些小河流、湖泊却不能为成年的大马哈鱼提供足够的食物,让它们重返大海。在这种情况下,大马哈鱼最好的选择是为了传宗接代而牺牲自己:停止进食,为后代省下食物;让肾上腺大量分泌皮质激素,把身体保持在极度兴奋状态。雌鱼把原来供给消化系统的能量和营养物也都用于产卵,以便尽量增加产卵数目。雄鱼为了争夺最佳产卵地点以便把雌鱼吸引过来而猛烈地争斗。把所有的能量、资源都投入到生育之中,在大功告成后就没有必要再活下去了。它们的尸体还能成为后代的食物。

   
和太平洋大马哈鱼不同,大西洋大马哈鱼并不做一锤子买卖。它们一生中能多次洄游、产卵,多达六次。虽然它们洄游的距离并不比太平洋大马哈鱼短,但是它们为返回大海小心地保护自己的身体。它们体内的皮质激素水平较低,这可能是其寿命较长的因素。不过,在经过几次洄游后,大西洋大马哈鱼也会得严重的冠心病。它们无法避免衰老,只是使衰老过程相对地延长。

   
还有许多鱼能够生存、繁殖许多年。例如石斑鱼和鲟鱼的寿命可长达150年。某些年龄极大的石斑鱼仍然能正常产卵,没有出现肿瘤或其他衰老迹象。它们不仅比大马哈鱼,也比哺乳动物老得更慢。为什么有的动物能够活这么长的时间,有的生命却那么短暂?我们必须意识到,在自然选择的作用下,对生物体至关重要的是能留下、传播自己的基因,自身寿命的长短并非关键。因此不惜牺牲自己一次性地留下尽量多的后代,和注意保护自己细水长流地多次生殖,都是可以采纳、能够获得成功的策略。在后代的多寡和寿命长短之间,可以用不同的方式找到平衡点。

   
脊椎动物中很少有像太平洋大马哈鱼那样生育后就死亡的,在鸟类和哺乳类中更是没有。这是因为鸟类和哺乳类对其后代不能只生不养,离开了父母的照顾,新生的后代难以存活。鸟类和哺乳类的父母也能通过多次生育而获得哺育经验,更好地照顾后面出生的后代,因此对它们来说,多次生育有额外的好处。在哺乳动物中,唯一一种生活方式与太平洋大马哈鱼有类似之处的物种是澳大利亚的小型有袋类袋鼯。和大马哈鱼相似,雄性袋鼯在生殖季节(在其一岁时)有异常大的肾上腺,分泌大量的皮质激素,适应激烈争夺配偶的需要。在过量皮质激素的损害下,几乎所有的雄性袋鼯都在经过一个交配季节后很快死亡。而雌性袋鼯会活得更长,许多在养好第一窝后代后死亡,有的能活到第二年。

   
许多无脊椎动物通过卵、蛹度过冬天或旱季等恶劣的季节,在合适的季节发育成熟,交配、产卵后死亡。这样的好处是可以避免成虫浪费资源去对付恶劣的季节,而把所有的能量都投入到繁殖中。许多昆虫都采取这种策略,最极端的是蜉蝣。蜉蝣的幼虫可在水下生活数年,但在发育成成虫后,在几天甚至几小时内就必须完成交配、产卵然后死亡。蜉蝣从幼虫发育出来的时候,已有完全成熟的卵和精子,但是却完全缺乏嘴和肠子。它们已注定了无法进食,将很快死亡。蜉蝣的祖先生活于大约3亿年前,其中有的是庞然大物:翅膀可长达46厘米。它们也都有强壮的嘴,表明它们是可怕的肉食者。它们也应该有比现代蜉蝣长得多的寿命。从这种长寿的、肉食的庞然大物进化出现在短命的、不能进食的微小蜉蝣,表明短命同样能有生存的优势。

   
蜉蝣是昆虫纲的一个目,其他目的昆虫,也多次进化出短暂的成年寿命。有的成年昆虫甚至“有意”加速死亡。和蜉蝣一样,天蚕蛾成虫也不进食,在发育出来后的几天内交配、产卵。然后它们变得异常活跃,加速耗尽能量而死。在激烈运动时,其翅上的鳞片很容易掉落,使它们的形态变了样。这样,那些吃了它们的天敌就不熟悉它们的本来面目,有助于保护其后代在发育成成虫后少遭天敌的追捕。有的天蚕蛾成虫的味道不好吃,在生殖后生存的时间较长。它们翅上的鳞片不容易掉落,它们也不试图破坏自己的形态,相反地,它们的翅上有非常显眼的图案,用以警告天敌:别吃我,我的味道不好吃。

   
生殖在许多方面都增加了个体衰老的速度和死亡的危险。个体需要花费精力寻找配偶、保护领地、争斗、交配;需要有特定的器官、组织从事这些活动;需要花费能量用于制造卵子、精子,对雌性哺乳动物而言还要承担胚胎发育;哺乳动物和鸟类还需要花费大量的精力照看自己的后代。所有这一切,都能增加体细胞的磨损,加速身体的老化。

   
生殖对许多动物的寿命长短的影响非常明显。如果雌性甲虫和蝇类不生殖,它们通常能活更长的时间。有一个实验表明,如果把雄性果蝇和雌性果蝇分开喂养,它们的寿命都比混合喂养延长了。这对雄性果蝇更为明显。当雄性果蝇和雌性果蝇一起喂养时,雄蝇的翅膀特别容易因为求偶和争夺配偶的争斗而损伤,存活时间都不超过40天。但那些与雌性果蝇分开喂养的雄性果蝇,80%能活过60天。

   
在哺乳动物中,也有类似的情况。雄性袋鼯通常在交配后很快死亡,而那些没有交配机会的雄性袋鼯则可以多活2-3年。雌性红鹿如果把幼鹿抚养到断奶,就可能因为体内没有足够的脂肪用于过冬而死亡。而那些未怀孕或者幼鹿出生不久就夭折的雌鹿,更可能完全地过冬。而且,雌鹿的年龄越大,生殖带来的危险就越高。在10岁以前,哺乳雌鹿的死亡率低于10%,之后死亡率迅速上升,到14岁时超过40%。

   
幸运的是,生殖对人类寿命的坏影响似乎不大。相反的,承担了更大的生殖负担的女性,寿命反而一般要比男性长。但是不管怎样,有性生殖已决定了我们人类也无法逃避衰老、死亡的命运。衰老、死亡是我们为了基因的永生而不得不付出的代价。

(《经济观察报》2007.5.14)

 



多少基因 多少环境

10 05 2007年
   有人长得高有人长得矮,有人近视有人视力超常,有人聪明有人愚笨……这些被生物学家称为性状的差异,有多少是先天(遗传或基因因素)决定的,又有多少是受后天(环境因素)影响的?这本是一个非常复杂的专业问题,但是许多人却认为可以根据自己的情形给出清楚的答案,如果父母身材矮小自己也长得不高,就说是“爹妈给的”,而如果自己长得高,就认定身高与遗传无关。

   
一般人一想起遗传,就以为是“父母有子女就有,父母无子女就无”这么简单。其实不然。即使是像色盲这类由单个基因控制的遗传病,也不存在这样简单的因果关系,更何况像一开头提到的那些性状可能与多个基因有关,需要有合适的基因组合才会表现出来。子女并非父母的克隆,而是父母基因的组合,各继承了父母双方一半的基因,因此即使某种性状完全由基因控制,子女也会出现与父母不同的情形。

   
要确定某个性状的差异是否与遗传因素有关,不能靠个人的经验,而要做科学的研究。例如,甲身高1米8,乙身高1米6,我们如何确定这个身高差异与遗传有关呢?我们可以设想做一个理想实验,分别克隆甲和乙,然后对换生长环境,即让小甲在乙的环境、小乙在甲的环境中生长。如果小甲、小乙长大后身高还和甲、乙一样,则说明身高差异完全是遗传因素决定的;如果小甲、小乙的身高倒了过来,分别成了1米6和1米8,则说明身高差异与遗传因素毫无关系,纯粹受环境因素的影响;如果情形处于这二者之间(比如小甲和小乙的身高都是1米7),则说明身高差异同时受遗传和环境因素的影响。

   
但是我们不能像对待其他生物一样对人做这样的遗传实验。且不说我们现在还不能克隆人,即使以后技术成熟,伦理也会禁止做这种克隆实验,更何况要完全模拟一个人的生长环境也是不可能的。

   
怎么办呢?幸好大自然已经为我们做了克隆实验——孪生子。孪生子分异卵孪生子和同卵孪生子两种。异卵孪生子是两个(或更多个)的卵分别被两个(或更多个)的精子受精产生的不同受精卵分别发育而来的,他们并非克隆,其遗传相似程度与同一对父母在不同时间生下的两个孩子是一样的,平均为50%。同卵孪生子则是由同一个受精卵分离成两部分后发育而来的,因此他们具有相同的遗传物质,其遗传相似程度可以认为是100%。同卵孪生子才是真正的克隆。

   
同卵孪生子的外表和许多特征看上去都非常相似,人们马上会想到这是因为他们具有完全一样的基因。但是孪生子的生长环境一般来说也非常相似,我们怎么知道其性状的相似性不是由于相似的环境导致的呢?有些同卵孪生子生下来不久就被分开在不同家庭抚养,也就是说,他们的生长环境变得不一样了。这时候如果他们还和在同一个家庭抚养的同卵孪生子一样具有相似的性状,就可认为是由于有相同的基因而不是相似的环境引起的。

   
不过,这个假定并不完全可靠,因为孪生子在被分开抚养之前,至少已有九个月的时间是处于相同的环境中的(母亲的子宫),而且在不同的家庭抚育,并不等于其生长环境就完全不同,其中完全有可能有很相同的环境因素。另外,要找到很多被分开抚养的同卵孪生子加以调查,并非易事。

   
要克服这个困难,可以采用另外一种研究办法:比较同卵孪生子和异卵孪生子。如果同卵孪生子某种性状的相似程度高于异卵孪生子,那么这高出的部分,就可以认为与基因有关,因为同卵孪生子之间的遗传相似性要比异卵孪生子高出一倍。

   
因此,通过研究孪生子可以计算出遗传差异与性状差异的相关性。遗传学家把这个数字称为遗传率。如果性状差异是完全由遗传差异引起的,遗传率为1,如果性状差异与遗传差异毫无关系,遗传率为0。通过研究我们知道,人的身高的遗传率大约是0.8,性格的遗传率大约是0.5,近视的遗传率则高达0.9左右。

   
这些结果有的是预料之中的,有的却有点匪夷所思。近视的遗传率如此之高,就让人感到意外,因为“生活常识”告诉我们小孩用眼不卫生才导致近视。但是还有其他的证据表明近视与遗传密切相关。例如,父母近视的小孩患近视的比例要比父母不近视的小孩高出4倍,同一地区甚至同一学校的不同族群的近视比例存在显著的差异(一般以华人或亚裔的比例最高),而且已有多个染色体位点(基因的位置)已被确定与近视有关。

   
必须注意到,孪生子研究、遗传率计算都有其局限,会受到许多不明因素的影响,未必非常可靠,更非像数字显示的那样精确。但是它能让我们对遗传因素有个初步的概念,为深入的研究打下基础,这至少胜过没有任何科学依据的想当然。

2007.5.7.

(《中国青年报》2007.5.9)

(XYS20070509)

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